赵士强
[摘 要]长水平段水平井可在更大程度上提高储层的暴露面积，从而提高原油产量，是现在老油田挖潜、特种油气藏开发的重要技术措施。为提高长水平段水平井的钻井技术水平，对钻进中的技术难题做了归纳总结，结合现场实践提出了优化井眼轨迹，优化钻井液、水泥浆性能，优化钻进工具組合、套管下入方法等技术措施来提高钻进效率，对今后长水平段水平井的钻进施工有一定的指导作用。
[关键词]长水平段；水平井；钻井；难点；对策
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0004-01
前言
随着水平井钻井数量的不断增多，同时水平井钻探区域不断扩大，钻遇地层更加复杂，水平段长度不断刷新，施工难度越来越大。在低孔低渗、垂直裂缝、小型圈闭、多层系、海上等油气藏，底水或气顶油藏、页岩气藏，采用长水平段水平井技术能够更大限度地提高产量和采收率的技术优势，对上述油气藏具有显著的开发效益。然而长水平段水平井的技术难点多、钻井工艺复杂、对装备和工具要求高，所以加大对长水平段水平井技术的研究力度已成国内外石油工业的必然趋势。
1 长水平段水平钻井技术优势
长水平段水平井技术已经被广泛地应用在世界各类油气田，其技术优势体现得很明显。对于稠油油气藏、低孔低渗油气藏、薄层油气藏，长水平段增加了渗流面积，提高了产量；垂直裂缝性油气藏，长水平段可垂直钻穿多条裂缝，使多条裂缝同时产油产气；边底水、气顶油气藏，长水平段可以减缓水、气的锥进问题，提高油气产量；天然气藏在高渗透层水平段可以降低近井区域的产气速度，降低近井地区的紊流现象，改善高渗气层的产能；注水注气井，长水平段能够增加注入流体的波及体积，延伸到油气层深部，提高注水气井的效果；较长的水平段可以穿越距离陆上较远的海上油气藏，减少海上钻井成本。此外，同直井和一般的水平井相比，长水平段水平井节省了井场用地、钻机搬迁安装等费用。
2 长水平段水平井钻井技术难点与对策
2.1 水平段合理长度和位置确定的难点
长水平段水平井的所有技术优势都是源于水平段较长，但是水平段合理长度和位置的确定受到产量、钻井成本、钻完井技术等因素的综合影响而成为技术难题。通常从产量上考虑：随着水平段长度的增加，井筒与油气藏的接触面积增加，但同时井内流体流动的摩擦阻力也增加，前者利于单井的产量，而后者却相反。一般地，长水平段水平井的合理长度等于井筒内摩擦损失使单井产能显著减少（减少量超过20%产能）时的长度。对于水平段的合理位置，水平段越靠近油藏或气藏顶部，底水驱油气藏中水平井渗流阻力增大，产能越低。
2.2 井眼轨迹控制难点与对策
长水平段水平井在井眼轨迹控制上的主要难点有：造斜段和稳斜段的设计难度较大；水平段合理位置的要求决定了水平段轨迹的控制精度要高；随着水平段的延伸，井眼摩阻随之增加，导向工具钻压传递困难，造成井眼轨迹控制难度大；钻遇岩性的多样性增加了井眼轨迹的控制难度。针对以上技术难点，一般采用的技术措施有：
（1）优选造斜点。造斜点应该选在成岩性好、岩层比较稳定的地层，利于较快实现造斜并确保井眼稳定。
（2）优选造斜段类型。一般选择圆弧形，利于降低摩阻扭矩和防止套管磨损。
（3）优选钻具组合。优选“钻头+单弯螺杆动力钻具+欠尺寸扶正器+无磁钻具+MWD”的单弯柔性倒装钻具组合，利于加压、造斜和井眼轨迹控制。
（4）复合钻进与滑动钻进交替进行。坚持“少滑动、多旋转、微调勤调”原则，保证井眼规则、井壁稳定。
（5）应用随钻测量工具。利用MWD随时监测井眼轨迹，实时分析底部钻具组合与地层岩性的关系，合理调整滑动钻进与复合钻进的时间和比例，控制井眼轨迹。
2.3 岩屑床的难题与对策
长水平段水平井在钻进过程中在造斜段和水平段极易形成岩屑床，给钻进带来很多技术难题。岩屑床的成因主要有以下几个：在稳斜段和水平段，钻具在井眼中靠向下井壁，岩屑易沉在下井壁且不易清除；井眼中部的环空较大、钻具偏心、环空返速降低、携岩效果变差；在造斜段，岩屑返出难度增大，岩屑在此处易堆积；钻井液的性能差和钻具结构复杂，影响钻井液的携岩效果，易形成岩屑床。因此稳斜段和水平段井眼净化效果不佳，现场施工时必须采用合理的井眼净化技术。
（1）增大排量，控制环空返速。环空返速是影响井眼净化的主要因素，但过高的环空返速将会对井壁造成较严重的冲蚀作用，所以在利于减缓岩屑床形成的同时需要控制环空返速和排量。
（2）改善钻井液性能，提高钻井液的动切力。钻进中要随时补充高分子聚合物，增强钻井液的悬浮、携岩能力。
（3）钻井过程中配合短程起下钻、分段循环和划眼等措施。当井斜角超过30°后，要根据岩屑床的情况，适时做短程起下钻，有效清除岩屑；在起下钻换钻头时，分段循环钻井液，利于清除岩屑。
（4）优化井眼轨迹设计。该措施以控制造斜率和稳斜段的长度，防止岩屑在造斜段堆积。
（5）简化钻具结构。在满足钻进工艺条件下，钻具结构越简单越好，一般不连接过多的大钻具。
2.4 润滑防卡和井眼稳定的难点与对策
对长水平段水平井而言，随井深的增加，钻进过程中摩阻扭矩逐渐增大，极易发生卡钻事故；同时由于短程起下钻和划眼次数多，造斜、增斜、稳斜和扭方位等工序复杂，全角变化率较大，极易形成键槽而发生键槽卡钻。
（1）加入润滑剂降低滤饼摩阻因数。该方法通常是使用润滑防卡钻井液体系，一般是液体润滑剂原油和固体润滑剂塑料小球的组合，其润滑防卡效果最好。
（2）严格控制滤失量及滤饼厚度。滤失量过大导致形成的滤饼太厚，井眼缩径，起下钻不畅通，并影响固井质量。
（3）严格控制钻井液的含砂量。含砂量高会增大滤饼摩擦因数，造成黏附卡钻。现场应采用五级净化设备，彻底清除钻井液中的有害固相，保证较低的含砂量。
（4）选择合适的钻井液密度。钻井液密度要根据压力剖面进行合理地选择，既要平衡地层压力有效支撑井壁，又要防止井漏，保护储层。
2.5 套管磨损严重的原因与对策
套管磨损在所有钻进过程中都存在，容易导致套管挤毁，严重时会使一口几乎要完成的井报废。引起套管磨损的原因主要有：钻进时几乎所有钻柱都躺在套管壁上，造成钻柱对套管的正压力大；起下钻和划眼次数多、钻进时间长、固井时套管不居中、钻具结构复杂；钻具与套管在材料性能上有较大差异；钻井液的类型、固相含量、腐蚀作用会加剧套管的磨损程度。针对以上引起套管磨损的原因，常采用的技术措施有以下几个方面。
（1）钻杆保护器。用特殊的材料（橡胶护箍、钻杆保护器）固定在钻杆上，减小或避免套管与工具接头直接接触的机会，减小套管与接触材料的摩擦因数，从而减少套管磨损。
（2）减磨接头。用特殊的接头接在钻杆上，钻杆旋转时减小或避免套管与钻杆接头接触的机会，将钻杆接头与套管的相对运动变为钻杆与减磨接头套筒的相对运动，从而减少套管磨损。
（3）钻杆接头耐磨带。用特殊的工艺措施对钻杆接头表面进行化学处理，使其表面的材料具有很好的耐磨性，减小钻杆接头与套管接触时的摩擦因数，这样在减小套管磨损的同时也可以有效地保护钻杆。
3 结束语
长水平段水平井的钻进技术难题主要是由水平段过长造成的，导致井眼轨迹控制难、钻压施加难、钻井液携岩难、摩阻扭矩大、井壁稳定性差等问题。针对这些技术难题，应在井身结构、井眼轨迹、钻井液（水泥浆）性能、钻井工具、工艺措施上优化选择，并结合相应的计算软件和技术装备来提高长水平段水平井钻井技术。
参考文献
[1] 韩来聚，牛洪波，窦玉玲.胜利低渗长水平段水平井钻井关键技术[J].石油钻探技术，2012，40（3）：7-11.endprint
